[发明专利]分布式电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及诸如光伏系统或风力系统的与电力系统结合起来供电的分布式电源系统。

背景技术

迄今为止，已开发了连接至电力系统的将由太阳光、风力等产生的直流功率转换成交流功率的诸如光伏系统或风力系统的分布式电源系统。

图6是用于说明这种分布式电源系统的框图。尽管通常用两条或三条(或四条)线来绘示的各系统汇流条和信号线表示两相或三相电路，但此处出于简化目的用一条代表线来绘示汇流条和信号线。

在图6中，附图标记1是向电力系统供电的交流电源，2至4是开关，10是用于电网连接的逆变器电路，11是诸如光伏电池的直流电源，100是控制逆变器电路10的控制电路，5是负载(从交流电源1的电力系统向该负载5供电)，6是检测电力系统的电压的电压检测器，7是检测逆变器电路10的输出电流的电流检测器，8是电容器，以及9是电抗器。

由控制电路100控制的逆变器电路10对由直流电源11输出的直流电压进行脉冲宽度调制(PWM)，并在其输出端子处发出三相交流电压。由逆变器电路10发出的三相交流电压，在由电抗器9和电容器8所构成的LC滤波器移除谐波成分后，传输至由交流电源1供电的电力系统。控制电路100包括锁相环(PLL)计算单元12、三相电压命令生成单元13、坐标转换单元14、输出电流控制单元15、以及选通信号生成电路。PLL计算单元12具有生成角频率ωo的功能，该角频率ωo与由电压检测器6检测到的系统电压的相位一致。下文中将给出对PLL计算单元12的具体动作的描述。

接着，三相电压命令生成单元13基于从PLL计算单元12输出的角频率ωo来生成具有预定振幅的三相电压命令Vuref、Vvref及Vwref。与此同时，坐标转换单元14使用从PLL计算单元12输出的角频率ωo来转换有功电流命令Idref和无功电流命令Iqref的坐标，由此生成U相输出电流命令Iuref和W相输出电流命令Iwref。

输出电流控制单元15进行交流ACR控制，以使从坐标转换单元14输出的U相和W相输出电流命令Iuref和Iwref与由电流检测器7检测到的逆变器电路10的输出电流Iu和Iw相一致。交流ACR控制的结果为，输出电流控制单元15生成校正量ΔVuref、ΔVvref和ΔVwref以用于校正由三相电压命令生成单元13输出的各相电压命令Vuref、Vvref和Vwref。

选通信号生成电路16针对各相将从三相电压命令生成单元13输出的各相电压命令Vuref、Vvref和Vwref与对应于从输出电流控制单元15输出的各相电压命令的校正量ΔVuref、ΔVvref和ΔVwref相加在一起，由此生成各相的调制信号。接着，选通信号生成电路16使用所生成的各相的调制信号和载波信号来进行脉冲宽度调制(PWM)计算。PWM计算的结果被输出作为控制逆变器电路10的选通信号。这种控制方法例如在2001年10月23日的关于静态装置的电气工程讨论会(Electrical Engineers Symposium on Static Apparatus)中的论文号为SA-01-39的论文中公开。

但是，这种分布式电源系统要求稳定地向电力系统供电。因此，控制电路100基于电力系统电压的相位和频率对从逆变器电路10输出的电压的频率和相位进行控制。为了实现这种控制，图6所示分布式电源系统的控制电路100包括PLL计算单元12。

在图7中示出JP-A-2010-161901中公开的PLL计算单元的框图作为图6所示PLL计算单元12的示例。

PLL计算单元12包括αβ转换单元121、dq转换单元122、比例积分调节单元123、以及压控振荡器(VCO)单元124。在以下描述中，该比例积分调节单元还称作PI调节单元。

αβ转换单元121将从电压检测器6输入的三相电压信号Vu、Vv和Vw转换成二相电压信号Vα和Vβ。电压信号Vα和Vβ从αβ转换单元121输入至dq转换单元122、且相位信号θ从VCO单元124输入至dq转换单元122。dq转换单元122根据相位信号θ与电压信号Vα、Vβ来计算相位差成分Vd和同相成分Vq。PI调节单元123用比例积分调节器(PI调节器)对计算进行控制，使得相位差成分Vd变为零，并输出校正值。通过用加法器126将校正值加至系统电压信号目标角频率ωs^*所获取的校正角频率ωo被输出至VCR单元124。VCR单元124根据输入校正角频率ωo将相位θ输出至dq转换单元122。